Виды строительных материалов - свойства и применение в строительстве - Строительство и ремонт

Строительный материал это любой материал, используемый для строительства, например, материалы для строительства дома. Дерево, цемент, заполнители, металлы, кирпич, бетон, глина – наиболее распространенные виды строительных материалов, используемых в строительстве. Выбор этих материалов основан на их экономической эффективности для строительных проектов.
Многие вещества природного происхождения, такие как глина, песок, дерево и камни, даже ветки и листья использовались для строительства зданий. Помимо материалов природного происхождения, используется множество искусственных продуктов, некоторые из них более, а некоторые менее синтетические.
Производство строительных материалов является развитой индустрией во многих странах, и использование этих материалов обычно сегментируется на конкретные специализированные профессии, такие как плотницкие, сантехнические, кровельные и изоляционные работы. В данном справочнике рассматриваются места обитания и строения, включая дома.

Виды строительных материалов, используемых в строительстве

1. Природные строительные материалы

Строительные материалы можно разделить на два вида: природные и синтетические. Природные материалы – это те, которые не обрабатываются или минимально обрабатываются в промышленности, например, пиломатериалы или стекло.
Синтетические материалы производятся в промышленных условиях после значительных манипуляций человека, например, пластмассы и краски на нефтяной основе. И те, и другие имеют свое применение.
Грязь, камень и волокнистые растения являются самыми основными материалами, не считая палаток из гибких материалов, таких как ткань или шкуры. Люди во всем мире использовали эти три материала вместе для создания жилищ, соответствующих местным погодным условиям.
Как правило, камень и/или щетка используются в качестве основных структурных компонентов в этих зданиях, а грязь используется для заполнения пространства между ними, выступая в качестве типа бетона и изоляции.
Основным примером является плетень, который в основном использовался в качестве постоянного жилья в тропических странах или в качестве летних построек древними северными народами.

2. Ткань

Палатка была излюбленным жилищем кочевых групп по всему миру. Два хорошо известных типа включают конический вигвам и круглую юрту. Палатка возродилась как основная строительная техника с развитием растяжимой архитектуры и синтетических тканей.
Современные здания могут быть изготовлены из гибкого материала, такого как тканевые мембраны, и поддерживаться системой стальных тросов или внутренним (воздушным) давлением.

3. Грязь и глина

Количество каждого используемого материала приводит к различным стилям зданий. Решающий фактор обычно связан с качеством используемой почвы. Большое количество глины обычно означает использование стиля cob/adobe, в то время как почва с низким содержанием глины обычно ассоциируется с дерновым строительством.
Другие основные ингредиенты включают более или менее песок/гравий и солому/травы. Раммированный грунт – это как старый, так и более новый способ создания стен, когда-то его делали путем уплотнения глинистой почвы между досками вручную, теперь используются формы и механические пневматические компрессоры.
Почва и особенно глина – это хорошая тепловая масса; она отлично справляется с поддержанием температуры на постоянном уровне. Дома, построенные из земли, имеют тенденцию быть естественно прохладными в летнюю жару и теплыми в холодную погоду. Глина удерживает тепло или холод, отдавая его в течение определенного периода времени, как камень.
Глиняные стены меняют температуру медленно, поэтому для искусственного повышения или понижения температуры может использоваться больше ресурсов, чем в доме, построенном из дерева, но тепло/холод сохраняется дольше.
В результате строительства из глины и грязи, например, из булыжника, дерна и саманной глины, появились дома, которые строились на протяжении веков в Западной и Северной Европе, а также во всем мире, и продолжают строиться, хотя и в меньших масштабах. Некоторые из этих зданий остаются пригодными для жилья на протяжении сотен лет.

4. Скала

Скальные сооружения существуют столько, сколько помнит история. Это самый долговечный строительный материал, который обычно легко доступен. В мире существует множество видов горных пород, все они обладают различными свойствами, которые делают их лучше или хуже для конкретного использования.
Камень – очень плотный материал, поэтому он также дает большую защиту, его главный недостаток как материала – вес и неудобство. Его энергетическая плотность также считается большим недостатком, так как камень трудно согреть без использования большого количества тепловых ресурсов.
Сухие каменные стены возводились до тех пор, пока люди клали один камень на другой. Со временем для скрепления камней использовались различные виды раствора, наиболее распространенным из которых в настоящее время является цемент.
Например, гранитные возвышенности национального парка Дартмур, Великобритания, предоставили ранним поселенцам достаточно ресурсов. Круглые хижины строились из рыхлых гранитных камней на протяжении неолита и раннего бронзового века, а остатки примерно 5 000 хижин можно увидеть и сегодня.
Гранит продолжали использовать в средневековый период (см. “Дартмурские хижины”) и в современное время. Шифер – еще один вид камня, широко используемый в качестве кровельного материала в Великобритании и других частях света, где он распространен.
В большинстве крупных городов можно увидеть каменные здания, некоторые цивилизации полностью построены из камня, например, пирамиды в Египте, пирамиды ацтеков и остатки цивилизации инков.

5. Thatch

Солома – один из древнейших известных материалов; трава является хорошим изолятором и легко собирается. Многие африканские племена жили в домах, полностью состоящих из травы, круглый год. В Европе соломенные крыши на домах когда-то были широко распространены, но этот материал вышел из употребления, так как индустриализация и усовершенствование транспорта повысили доступность других материалов.
Однако сегодня эта практика возрождается. В Нидерландах, например, многие новостройки тоже имеют соломенные крыши со специальной коньковой черепицей.

6. Кисть

Сооружения из кисти строятся исключительно из частей растений и обычно встречаются в тропических и субтропических районах, например, в тропических лесах, где в строительстве могут использоваться очень крупные листья. Коренные американцы тоже часто строили сооружения из кустарника для отдыха и проживания.
Они строятся в основном из веток, сучьев, листьев и коры, наподобие бобрового домика. Они назывались по-разному: вики-ап, леан-тос и т.д.

7. Лед

Лед использовался инуитами для строительства иглу, а также для строительства ледяных отелей в качестве туристического аттракциона в северных районах, где иначе не было бы много зимних туристов.

8. Дерево

Древесина – это продукт деревьев, а иногда и других волокнистых растений, используемый в строительных целях в виде обрезков или прессованных пиломатериалов и брусьев, таких как доски, брусья и подобные материалы. Это универсальный строительный материал, который используется при строительстве практически любого типа сооружений в большинстве климатических зон.
Древесина может быть очень гибкой под нагрузкой, сохраняя прочность при изгибе, и невероятно прочной при вертикальном сжатии.
Различные породы древесины отличаются по своим качествам, даже среди одних и тех же пород деревьев. Это означает, что определенные породы лучше других подходят для различных целей. Условия выращивания также важны для определения качества.
Исторически древесина для строительства крупных сооружений использовалась в необработанном виде в виде бревен. Деревья просто обрезали до нужной длины, иногда очищали от коры, а затем затесывали или скрепляли.
В прежние времена, а также в некоторых частях света, многие сельские дома или общины имели личный участок леса, на котором семья или община выращивала и заготавливала деревья для строительства. За этими участками ухаживали, как за садом.
С изобретением механизированных пил появилось массовое производство мерных пиломатериалов. Это позволило ускорить возведение зданий и сделать их более единообразными. Так появился современный дом в западном стиле.

9. Кирпич и блок

Кирпич – это блок, изготовленный из обожженного материала, обычно глины или сланца, но может быть и менее качественным, грязи и т.д. Глиняные кирпичи формируются в формовке (метод мягкого раствора) или в промышленном производстве чаще путем выдавливания глины через фильеру и последующей резки проволокой до нужного размера (процесс жесткого раствора).
Кирпичи широко использовались в качестве строительного материала в 1700, 1800 и 1900 годах. Вероятно, это было связано с тем, что он был гораздо более огнестойким, чем дерево в условиях постоянно переполненных городов, и довольно дешевым в производстве.
Другой тип блоков заменил глиняные кирпичи в конце 20-го века. Это был шлакоблок. Изготавливается в основном из бетона.
Важным недорогим материалом в развивающихся странах является пескобетонный блок, который слабее, но дешевле кирпича из обожженной глины.

10. Бетон

Бетон – это композитный строительный материал, изготовленный из комбинации заполнителя (композита) и связующего вещества, такого как цемент. Наиболее распространенной формой бетона является портландцементный бетон, который состоит из минерального заполнителя (обычно гравия и песка), портландцемента и воды.
После смешивания цемент гидратируется и в конечном итоге затвердевает, превращаясь в камнеподобный материал. При использовании в общем смысле этот материал обозначается термином бетон.
Для бетонной конструкции любого размера, поскольку бетон имеет довольно низкую прочность на растяжение, его обычно укрепляют с помощью стальных стержней или прутьев (известных как арматура). Такой усиленный бетон называют железобетоном.
Для того чтобы свести к минимуму образование воздушных пузырьков, которые могут ослабить конструкцию, используется вибратор для удаления воздуха, попавшего в бетон, когда жидкая бетонная смесь заливается вокруг железных конструкций. Бетон является преобладающим материалом в современную эпоху благодаря своей долговечности, пластичности и легкости транспортировки.

11. Металл

Металл используется в качестве структурного каркаса для больших зданий, таких как небоскребы, или в качестве внешнего покрытия.
Существует множество видов металлов, используемых в строительстве. Сталь – это металлический сплав, основным компонентом которого является железо, и это обычный выбор для металлических конструкций. Она прочная, гибкая и при хорошей очистке и/или обработке служит долго. Коррозия – главный враг металла, когда речь идет о долговечности.
Более низкая плотность и лучшая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов и олова иногда перекрывают их более высокую стоимость. Латунь была более распространена в прошлом, но сегодня она, как правило, используется только в особых случаях или для специальных изделий.
Металл занимает видное место в сборных конструкциях, таких как хижина Квонсета, и его можно увидеть в большинстве космополитических городов. Для производства металла требуется много человеческого труда, особенно в больших количествах, необходимых для строительной промышленности.
Среди других используемых металлов – титан, хром, золото, серебро. Титан можно использовать в конструкционных целях, но он намного дороже стали. Хром, золото и серебро используются для украшения, поскольку эти материалы дороги и не обладают такими структурными качествами, как прочность на разрыв или твердость.

12. Стекло

Прозрачные окна использовались с момента изобретения стекла для закрытия небольших отверстий в здании. Благодаря им люди получили возможность пропускать свет в помещения и в то же время защищать их от непогоды. Стекло обычно изготавливается из смеси песка и силикатов и является очень хрупким.
Современные стеклянные “навесные стены” могут использоваться для покрытия всего фасада здания. Стекло также может использоваться для перекрытия широкой конструкции крыши в “пространственной раме”.

13. Керамика

Керамика – это такие изделия, как плитка, светильники и т.д. Керамика в основном используется в качестве светильников или покрытий в зданиях. Керамические полы, стены, столешницы и даже потолки. Многие страны используют керамическую черепицу для покрытия крыш многих зданий.
Раньше керамика была просто специализированной формой обжига глины в печах, но сейчас она развилась в более технические области.

14. Пластик

Пластиковые трубы, пронизывающие бетонный пол в канадском многоэтажном жилом доме
Термин “пластмассы” охватывает ряд синтетических или полусинтетических органических продуктов конденсации или полимеризации, которые могут быть сформованы или экструдированы в предметы, пленки или волокна. Их название происходит от того, что в полужидком состоянии они податливы, или обладают свойством пластичности.
Пластмассы сильно различаются по теплостойкости, твердости и упругости. В сочетании с этой приспособляемостью общее единообразие состава и легкость пластмасс обеспечивает их использование практически во всех современных промышленных приложениях.

15. Пенопласт

Лист вспененного пластика для использования в качестве подложки под огнеупорный раствор в банке CIBC в Торонто.
В последнее время в ограниченных масштабах используется синтетический полистирол или пенополиуретан. Он имеет небольшой вес, легко формуется и является отличным изолятором. Обычно он используется в составе структурных теплоизолированных панелей, где пенополистирол находится между деревом или цементом.

16. Цементные композиты

Цементные композиты являются важным классом строительных материалов. Эти изделия изготавливаются из гидратированной цементной пасты, которая связывает древесные или подобные частицы или волокна для получения сборных строительных компонентов. В качестве связующих веществ используются различные волокнистые материалы, включая бумагу и стекловолокно.
Древесина и натуральные волокна состоят из различных растворимых органических соединений, таких как углеводы, гликозиды и фенольные вещества. Известно, что эти соединения замедляют схватывание цемента. Поэтому, прежде чем использовать древесину в производстве цементных композитов, необходимо оценить ее совместимость с цементом.
Совместимость древесины с цементом – это отношение параметра, связанного со свойствами древесно-цементного композита, к параметру чистого цементного теста. Совместимость часто выражается в процентах.
Для определения совместимости древесно-цементного композита используются методы, основанные на различных свойствах, таких как характеристики гидратации, прочность, межфазная связь и морфология.
Исследователи используют различные методы, такие как измерение характеристик гидратации цементно-агрегатной смеси; сравнение механических свойств цементно-агрегатных смесей и визуальная оценка микроструктурных свойств древесно-цементных смесей.
Было установлено, что испытание на гидратацию путем измерения изменения температуры гидратации со временем является наиболее удобным методом. Недавно Караде и др. рассмотрели эти методы оценки совместимости и предложили метод, основанный на “концепции зрелости”, т.е. учитывающий время и температуру реакции гидратации цемента.

17. Строительные материалы в современной промышленности

Современное строительство – это многомиллиардная индустрия, а производство и заготовка сырья для строительных целей ведется в мировом масштабе. Зачастую они являются основным ключевым пунктом в правительстве и торговле между странами.
Экологические проблемы также становятся главной мировой темой, связанной с доступностью и устойчивостью некоторых материалов, а также с добычей таких больших объемов, которые необходимы для среды обитания человека.

18. Виртуальные строительные материалы

Некоторые материалы, такие как фотографии, изображения, текст, могут считаться виртуальными. Хотя сами они обычно существуют на субстрате из природного материала, в процессе репрезентации они приобретают качество, отличное от качества природных материалов.

19. Строительные изделия

Когда мы говорим о строительных изделиях, мы имеем в виду готовые частицы, которые устанавливаются в различные архитектурные и декоративные детали здания.
В перечень строительных изделий не входят материалы, из которых построена архитектура здания, и вспомогательные приспособления, такие как окна, двери, шкафы и т.д. Строительные изделия не являются частью здания, они лишь поддерживают и обеспечивают их работу.
Читать далее:
Какие экологичные строительные материалы используются в строительстве?
Виды напольных покрытий и их применение в строительстве
Строительные материалы для строительства недорогого жилья
Проблемы со здоровьем при использовании строительных материалов во время и после строительства

Читайте далее: